DE69017791T2 - Flachglaszusammensetzung mit verbesserten Schmelz- und Härteeigenschaften. - Google Patents

Flachglaszusammensetzung mit verbesserten Schmelz- und Härteeigenschaften.

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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
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Description

  • Flachglaszusammensetzung mit verbesserten Schmelz- und Tempereigenschaften
    • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betriftt eine verbesserte Soda-Kalk-Siliciumoxid-Flachglaszusammensetzung, die ökonomische Vorteile beim Schmelzen und Formgeben, bessere Tempereigenschaften und verbesserte Oberflächenhaltbarkeit bietet. Die Zusammensetzung ist besonders geeignet für die Herstellung von Flachglas durch den Floatprozess.
  • Die Zusammensetzung von handelsüblich erzeugtem Flachglas ist ziemlich genau standardisiert, so daß die Zusammensetzungen von Flachglasprodukten von verschiedenen Herstellern in der ganzen Welt selten mehr als ein oder zwei %-Punkte der Hauptbestandteile von der folgenden typischen Zusammensetzung variiert: Bestandteil Gew. -%
  • Zusammensetzungen dieses Typs sind Standard geworden, weil sie eine sorgfältig ausbalancierte Anzahl von Eigenschaften besitzen, die für die Herstellung und nachfolgende Verarbeitung zu Flachglasprodukten erwünscht ist. Die Änderung eines Bestandteils zur Verbesserung einer Eigenschaft hat gewöhnlich gegenteilige Wirkungen auf wenigstens eine oder mehrere Eigenschaften. Einige dieser Eigenschaften, für die die Standard-Flachglas- Zusammensetzung bisher als optimal betrachtet wurde, umfassen: minimierte Schmelztemperatur, Vermeidung einer Entsinterung während der Formgebung, Oberflächenabtragwiderstand, Oberflächenwetterbeständigkeit, niedrige refraktäre Angriffe während des Schmelzens, Temperbarkeit und Chargenkosten. Die Schmelztemperatur der erwähnten Standard-Flachglaszusammensetzung ist 2630 ºF. Es ist seit langeTn bekannt, daß die Verminderung des Gehalts an Siliciumoxid und/oder die Anhebung des Gehalts an Alkali in dem Glas die Schmelztemperatur des Glases erniedrigen kann, die für das Schmelzen benötigte Energie wird jedoch dabei die Oberflächenhaltbarkeit des Glasproduktes unerwünscht verschlechtern. Die Einstellung anderer Bestandteile zur Kompensation des Haltbarkeitsverlustes kann in anderen Nachteilen resultieren, wie in einer Reduktion im "Bearbeitungsbereich", das ist eine Reduktion in dem Temperaturbereich, in dem das Glas ohne wesentliche Entsinterung des Glases geformt werden kann. Als Ergebnis wurde es bisher für Flachglashersteller, besonders Floatglashersteller, als unpraktisch angesehen, den Siliciumoxidgehalt des Glases wesentlich unter 70 % zu senken, um die Schmelzvorteile und Energieeinsparungen zu erreichen.
  • US-Patent Nr. 3 833 388 (Ohlberg et al) offenbart eine Flachglaszusammensetzung, die einen höheren Alkaligehalt als üblich hat, aber einen Siliciumoxidgehalt nicht niedriger als 70 %. Daher ist das volle Potential der Reduzierung der Schmelztemperatur durch diese Zusammensetzung nicht verwirklicht.
  • US-Patent Nr. 3 779 733 (Janakirama-Rao) offenbart breite Zusammensetzungsbereiche für Flachglaszusammensetzungen, die Siliciumoxidkonzentrationen beträchtlich unter 70 % aufweisen, aber keine Möglichkeit vorsehen, um erfolgreich Flachglas herzustellen, welches eine Siliciumoxidkonzentration von niedriger als 70 % aufweist. Das Patent befasst sich mit der Herstellung von Flachglasprodukten, die bestimmt Durchlässigkeitseigenschaften haben, nicht aber mit der Verbesserung der Schmelzeigenschaften.
  • US-Patent Nr. 2 581 639 (Duncan et al) offenbart eine Fernseh-Sichtglasplatte, die dazu bestimmt ist, auf einer Metallkomponente gesiegelt zu werden, die beschrieben wird, als geeignet zur Herstellung durch den Blech-Ziehprozeß. Die Siliciumoxidkonzentration ist nur wenig unter 70 %.
  • US-Patent Nr. 2 669 808 (Duncan et al) offenbart eine andere Glaszusammensetzung, die bestimmt ist zum Siegeln auf Metallkomponenten einer Fernsehröhre. Das Glas ist bestimmt zur Herstellung durch einen Blech-Ziehprozeß, aber die Siliciumoxid-Konzentration ist außerordentlich niedrig für das Glas, welches für allgemeine Flachglasanwendungen als geeignet angesehen wird, wie für Bau- und Kraftfahrzeugverglasung. Von der niedrigen Siliciumoxid-Konzentration erwartete man die Erzielung einer niedrigen Oberflächen-Haltbarkeit.
  • Das japanische Patent Nr. 61-197444 offenbart Soda-Kalk- Siliciumoxid-Glaszusammensetzungen mit Siliciumoxidkonzentrationen unter 70 % zum Zwecke der Verbesserung der Tempereigenschaften von Glas. Von den niedrigen SiO&sub2;- Konzentrationen zusammen mit höheren als üblichen CaO- Konzentrationen erwartete man Schmelzvorteile. Jedoch resuliert das Vertrauen auf eine Steigerung der CaO- Konzentration und Aufrechterhaltung relativ mäßiger Gehalte an Alkali in unerwünschter Abflachung der Temperatur/Viskositäts-Kurve, so daß die Temperaturen im Viskositätsbereich der zur Herstelllung in Flachband geeignet ist, erhöht werden und die Gefahr der Entsinterung steigt, d.h. der Arbeitsbereich wird eingeengt. Für einige Floatformoperationen konnten einige der in dem japanischen Patent offenbarten Beispiele nicht ohne Entsinterung geformt werden oder würden beträchtliches Abkühlen des Glases zwischen dem Schmelzen und den Formstuf en erfordern. Obwohl das Patent einen recht breiten Bereich für Aluminiumoxid offenbart, scheint die Erreichung der gewünschten Ergebnisse einen verhältnismäßig großen Anteil an Aluminiumoxid (5 %) in den Beispielen zur erfordern oder eine Kombination von Aluminiumoxid und Titanoxid, die beide wesentlich zu den Chargenkosten beitragen. Ein verhältnismäßig hoher Gesamtgehalt an Siliciumoxid und Aluminiumoxid in den Beispielen zeigt auch an, daß die Senkung der Schmelztemperatur nicht optimal war.
  • Eine generelle Diskussion der Soda-Kalk-Siliciumoxidgläser, ihrer Bestandteile und das Verhältnis zwischen den Bestandteilen und einigen Eigenschaften der Glasprodukte kann gefunden werden in The Properties of Glass by G.W. Morey (Reinhold, 1954) Seiten 74-78. Von den dort angegebenen vielen Beispielen für Glaszusammensetzungen ist keines der Beispiele mit weniger als 70 % Siliciumoxid massenproduziertes Flachglas. Beispiel 1 mit 60 % Siliciumoxid wird mit fehlender Haltbarkeit beschrieben.
    • Zusammenfassung der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung ist ein spezifisch definierter Bereich von Soda-Kalk-Siliciumoxid-Glaszusammensetzungen, von der gefunden wurde, daß sie eine einzigartige Kombination von vorteilhaften Eigenschaften für die Flachglasherstellung besitzen: niedrige Schmelzpunkte (niedriger als 1422 ºC (2590 ºF)) und in den besten Beispielen niedriger als 1404 ºC (2560 ºF)); geeigneter weiter Arbeitsbereich für die Flachformung in Flachglas von wenigstens 27,7 ºC (50 ºF); verbesserte Oberflächenhaltbarkeit; und verbesserte Temperfähigkeit. Diese Kombination von Eigenschaften wurde gefunden bei einer Zusammensetzung, gekennzeichnet im wesentlichen durch einen unter 70 % abgesenkten Siliciumoxidgehalt, durch einen verhältnismäßig hohen Alkaligehalt, im wesentlichen mehr Aluminiumoxid als im Flachglas üblich ist und sorgfältig definierte Gehalte an CaO und MgO. Spezifischer in einer Hinsicht ist die Erfindung eine Glaszusammensetzung mit: Bestandteil Bereich Gew.% bevorzugter Bereich weniger als
  • wobei die Glaszusammensetzung (1) eine Viskosität von 100 Poise bei einer Temperatur gleich oder weniger als etwa 2590ºF (1422ºC) hat und (2) die Differenz zwischen der Temperatur, bei der die Viskosität des geschmolzenen Glases 10000 Poise ist und der Temperatur, bei der das Glas zu verglasen beginnt, wenigstens +27,7ºC (+50ºF) beträgt.
  • In einer anderen Hinsicht ist die Erfindung ein Flachglasprodukt, bestehend aus einer Glasscheibe, deren Hauptzusammensetzung die vorgenannten Bestandteile in Mengen in den vorgenannten Bereichen oder bevorzugten Bereichen enthält und die die vorerwähnten Bedingungen (1) und (2) erfüllt.
  • Farbstoffe, wie Eisenoxid, SeIen, Kobaltoxid können ebenfalls in dem Glas in kleineren Mengen enthalten sein, die selten 1 % der Gesamtzusammensetzung übersteigt, entsprechend der herkömmlichen Praxis zur Erzeugung von gefärbtem Glas. Spuren von Schmelz- und Feinungshilfen, die gewöhnlich nach dem Stand der Technik verwendet werden, wie SO&sub3; können ebenfalls in kleineren Mengen enthalten sein, ohne die Eigenschaften des Glases zu beeinflussen.
    • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • In einem Soda-Kalk-Siliciumoxidglas ist Siliciumoxid der Hauptbestandteil, weil es in erster Linie das Glasnetzwerk bildet. Siliciumoxid ist auch der schwierigste Bestandteil beim Schmelzen. Ein Reduzieren des Siliciumoxidgehaltsdes Glases der vorliegenden Erfindung unter 70 % resultiert in niedrigeren Schmelztemperaturen - Aluminiumoxid tendiert ebenfalls zur Anhebung der Schmelztemperatur, aber bei der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß das Substituieren des Aluminiumoxids durch einen Teil des Siliciumoxids das Absenken des Gesamtgehalts an Siliciumoxid + Aluminiumoxid erlaubt, wodurch die Schmelztemperatur gesenkt wird. Zur selben Zeit verbessert Aluminiumoxid die Haltbarkeit des Glases gegen Oberflächenkorrosion, so ergab ein Verlust an Haltbarkeit, hervorgerufen durch Reduzieren des Gehalts an Siliciumoxid im Glas, mehr als einen Ausgleich durch Substituieren eines geringeren Gehalts an Aluminiumoxid. Überraschenderweise ergab sich die Oberflächenhaltbarkeit als sogar größer als für handelsübliches Standard-Flachglas. Dementsprechend können mit einem Siliciumoxidgehalt von 66,0 bis 69,1 Gew.%, vorzugsweise 66,5 bis 68,5 %, und einem Gesamtsiliciumoxid + Aluminiumoxidgehalt kleiner als 71,6 Gew.% die Schmelztemperatur niedriger als 1422 ºC (2590 ºF) und im besten Falle weniger als 1404 ºC (2560 ºF) durch die vorliegende Erfindung ohne Verlust an Haltbarkeit erreicht werden. Eine Schmelztemperatur wird definiert als die Temperatur des Glases, bei der ihre Viskosität 100 Poise ist. Der Aluminiumoxidgehalt wird beschränkt auf den Bereich von 2,0 bis 4,0 Gew. %, weil gefunden wurde, daß Aluminiumoxidkonzentrationen außerhalb dieses Bereichs die Liquidustemperatur dieses Typs einer Glaszusammensetzung anhebt. Die Liquidustemperatur ist die Temperatur, bei der Glas zu entglasen beginnt, was im Glasprodukt unerwünschte Trübung hervorruft. Es ist wesentlich, daß das Glas verhältnismäßig schnell durch die Entglasungstemperaturen abgekühlt wird- nachdem es in ein flaches Band oder eine andere Produktform geformt worden ist, so daß die Entglasung während der Formung nicht auftritt. Daher ist es wünschenswert, daß die Liquidustemperatur wesentlich niedriger ist als die Formgebungstemperatur. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist die Formgebungstemperatur definiert als Temperatur, bei der die Viskosität des Glases 10000 Poise ist. Die Differenz zwischen der Formgebungstemperatur und der Liquidustemperatur ist bekannt als Arbeitsbereich. Es ist wünschenswert, daß der Arbeitsbereich größer als 22,2 ºC (40 ºF) ist, vorzugsweise größer als 27,7 ºC (50 ºF). Das wird zum Teil erreicht durch den sorgfältig begrenzten Aluminiumoxid- Konzentrationsbereich der vorliegenden Erfindung. Das Hauptalkali im Soda-Kalk-Siliciumoxid-Glas ist Natriumoxid mit kleineren Anteilen von Kaliumoxid, welches als Verunreinigung der Rohmaterialien eingeführt wird, insbesondere dem Quellenmaterial für Aluminiumoxid. Die Alkalien wirken als Flußmittel, d.h. sie helfen, die Siliciumoxidkörner zu lösen, wodurch das Schmelzen im wesentlichen unter der Schmelztemperatur des Siliciumoxids alleine stattfinden kann. Der Alkaligehalt der Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist verhältnismäßig hoch, um die Schmelztemperatur zu senken, aber Gehalte über dem Maximum von 20 % können in einer Verschlechterung der Oberflächenhaltbarkeit resultieren und in einem Anstieg der Korrosionswirkung von geschmolzenem Glas auf Ofenkeramik. Calciumoxid und Magnesiumoxid wirken auch als Flußmittel, um das Lösen von Siliciumoxid zu unterstützen. Ihre Anwesenheit ist auch wünschenswert zur Verbesserung der Haltbarkeit, jedoch kann Calciumoxid einen negativen Effekt auf den Arbeitsbereich haben. Durch sorgfältiges Kontrollieren der Gehalte an Calcium- und Magnesiumoxid einzeln oder zusammen, ebenso wie des Gehalts an Calciumoxid im Verhältnis zu dem Gehalt an Magnesiumoxid ergab das Erreichen der kombinierten Vorteile einer verminderten Schmel ztemperatur, verbesserten Haltbarkeit und einem entsprechendem Arbeitsbereich für Glas der vorliegenden Erfindung. Insbesondere wurde festgestellt, daß die Calciumoxid-Konzentration 7,5 bis 9 Gew.%, vorzugsweise 7,5 bis 8,5 Gew.% sein sollte. Die besten Beispiele haben weniger als 8,1 Gew.% für einen optimalen Arbeitsbereich. Es wurde gefunden, daß der gesamte Calcium- und Magnesiumoxidgehalt 10,2 bis 12,0 Gew.% der gesamten Glaszusammensetzung sein sollte und daß das Gewichtsverhältnis der Calciumoxid-Konzentration zur Magnesiumoxid-Konzentration 1,9 bis 3,5 sein sollte. Die Anwesenheit von Magnesiumoxid ist nützlich, in dem es viele Funktionen des Calciumoxids erfüllt, jedoch ohne so großen nachteiligen Einfluss auf den Arbeitsbereich.
  • Die nachfolgenden Beispiele zeigen die Grundsätze der oben erläuterten Erfindung. Beispiele 1 bis 15 (Tabelle I) zeigen Soda-Kalk-Siliciumoxid-Glaszusammensetzungen, die nahe bei, jedoch außerhalb des Zusammensetzungsbereiches der vorliegenden Erfindung sind, und das Versagen dieser Beispiele in dem Erreichen der Vorteile der vorliegenden Erfindung wird angezeigt durch die angegebenen physikalischen Eigenschaften. Beispiele 16 bis 28 (Tabelle II) sind auf der anderen Seite Ausführungen der vorliegenden Erfindung und zeigen in verschiedenem Grad die vorteilhafte Kombination und verbesserten physikalischen Eigenschaften, die erwähnt wurden. In den Beispielen sind die Schmelztemperatur und die Formgebungstemperatur bestimmt durch die rotierende Zylindermethode. Diese Methode ist beschrieben im Journal of Research of the National Bureau of Standards, Vol. 68A, No. 5, September- October 1964.
  • Die Formgebungstemperatur ist definiert als Temperatur, bei der der Logarithmus der Viskosität von Glas 4,0 Poise ist. Der Arbeitsbereich ist die Formgebungstemperatur minus der Liquidustemperatur, wobei die letztere bestimmt wird nach der ASTM-Prozedur C-829, welche ein Platinschiff des Glases in einem gradientem Ofen verwendet. Die Beispiele 1, 3, 7, 8 und 12 zeigen höhere Schmelztemperaturen als erwünscht, hervorgerufen wenigstens zum Teil durch hohe SiO&sub2;- Konzentrationen oder hohe Gesamtgehalte an SiO&sub2; + Al&sub2;O&sub3;. Beispiel 7 ist ebenfalls niedrig in ihrer Na&sub2;O- Konzentration, jedoch zeigt ein Vergleich der Beispiele 7 und 8, daß das Anheben nur des Gehalts an Na&sub2;O und Erniedrigen des Gehalts an SiO&sub2; nicht den gewünschten Grad der Verbesserung hervorbringt. Beispiel 9 mit einem niedrigen Al&sub2;O&sub3;-Gehalt und einer leicht erhöhten SiO&sub2;- Konzentration könnte als gerade noch annehmbar betrachtet werden, aber die geringe Verbesserung der Schmelztemperatur rechtfertigt nicht die Änderung der Zusammensetzung. Viele der anderen Beispiele in Tabelle I zeigen eine nicht akzeptable Verminderung des Arbeitsbereichs (in einigen Fällen sogar die Schaffung eines negativen Arbeitsbereichs), was verursacht werden kann durch Versuche zur Erniedrigung der Schmelztemperatur durch teilweises Ersetzen des SiO&sub2; durch Na&sub2;O und CaO. Der schlechte Arbeitsbereich der Beispiele 5, 6 und 14 kann einem Überschuß an CaO zugeschrieben werden. Bei den Beispielen 10 und 11 scheint zu viel MgO die Ursache für die unerwünscht schmalen Arbeitsbereiche zu sein. Das Beispiel 11 hat auch eine niedrigere Konzentration an Al&sub2;O&sub3;. Hohe Gesamtgehalte von CaO + MgO führen zu unakzeptablen Arbeitsbereichen bei den Beispielen 4, 6, 10, 11, 13 und 15. Die schlechten Arbeitsbereiche der Beispiele 5 und 14 illustrieren die Bedeutung des Verhältnisses des Gehalts von CaO zu dem Gehalt an MgO. Dieses Verhältnis scheint ein Faktor für die unakzeptablen Arbeitsbereiche der Beispiele 6, 10 und 11 zu sein. In Tabelle II haben alle Beispiele annehmbare Arbeitsbereiche und Schmelztemperaturen obwohl die Schmelztemperaturen der Beispiele 17, 18 und 20 etwas höher als die anderen sind und daher nicht zu den bevorzugten Beispielen gehören. TABLE I* Schmelztemp. Formgebungstemp. Arbeitsbereich * Vergleichsbeispiele, nicht entsprechend der Erfindung Schmelztemp. Formgebungstemp. Arbeitsbereich TABLE II Schmelztemp. Formgebungstemp. Arbeitsbereich * Vergleichsbeispiele, nicht entsprechend der Erfindung Schmelztemp. Formgebungstemp. Arbeitsbereich
  • Die Rohmaterialansätze, aus denen die Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung geschmolzen werden kann, kann von Fachleuten einfach berechnet werden. Als Beispiel war die Chargenmischung für Beispiel 28 wie folgt: Bestandteil Gewichtsteile Sand Sodaasche Kalkstein Dolomit Rouge Nephelin syenit
  • Andere Rohmaterialien sind bekannt, um dieselben Bestandteile hervorzubringen und können anstelle oder zusätzlich zu den vorgenannten Rohmaterialien des obigen Beispiels verwendet werden. Es können auch verschiedene Feinungshilfen und Färbemittel in kleineren Mengen zugesetzt werden, ohne das die gewünschte Qualität des Glases der vorliegenden Erfindung beeinträchtigt wird. Für die kommerzielle Produktion mögen einige Einstellungen der Chargenmischung notwendig sein, um Verluste einiger Materialien in Folge Verdampfung oder Verlust entsprechend den Charakteristiken der verwendeten besonderen Schmelzweise zu berücksichtigen.
  • Die folgende Tafel zeigt den überragenden Verschleißwiderstand des Glases gemäß der Erfindung im Vergleich zu handelsüblicher Standardf loatglas-Zusammensetzung wie vorstehend im Abschnitt Hintergrund der Erfindung erwähnt. Der Vergleich ist mit Beispiel 28 der vorliegenden Erfindung, das ebenfalls durch den Floatprozeß in ein flaches Blech geformt wurde. Die Oberfläche des Glases, welche während des Floatprozesses in Kontakt ist mit dem geschmolzenen Zinn ist normalerweise verschleißbeständiger als die andere ("Luft") Seite, daher werden die Ergebnisse für beide Seiten getrennt berichtet. Der Verschleiß wurde getestet mit Hilfe des Taber Abrasionstests ASTM C-501, bei dem die Zunahme der Trübungsmenge nach einer bestimmten Anzahl von Rotationen der Glasprobe in Kontakt mit einem Verschleißkissen gemessen wird. Es ist erkennbar, daß das Glas der vorliegenden Erfindung eine geringere Bildung von Trübung aufgrund von Verschleiß auf beiden Oberflächen zeigt im Vergleich zu der Standardglaszusammensetzung. Abrasionstest Trübungsdifferenz (%) Anzahl Standard Beispiel 28 der Zyklen Zinn Luft
  • In einem anderen Test von Oberflächenhaltbarkeit wurden Proben von Standard-Floatglas und Beispiel 28 in eine geschlossene Kammer gesetzt und Heiß- und Kühlzyklen unterworfen, um wiederholt Wasserdampf auf ihren Oberflächen zu verdampfen und zu kondensieren. Die Oberflächen, die während des Floatprozesses bei allen Beispielen mit Zinn in Berührung gekommen waren, zeigten Korrosionswiderstand, jedoch schritt auf der Nicht-Zinn- Seite der Standardproben die Korrosion bis zu dem Punkt einer wesentlichen Verschlechterung der Transparenz in 17 bis 19 Tagen voran, während keine Beeinträchtigung der Transparenz bei dem Glas des Beispiels 28 bis zu 90 Tagen nach der Aussetzung auftrat.
  • Die verbesserten thermischen Temperfähigkeiten der Erfindung kann einem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten zugeschrieben werden. Der Ausdehnungskoeffizient von Standard-Floatglas, wie es oben beschrieben wurde, ist 8,62 x 10&supmin;&sup6;/ ºC gegenüber 10,44 x 10&supmin;&sup6;/ºC. Die Ausdehnungskoeffizienten wurden mit Hilfe des Dilatometerverfahrens bestimmt, bei dem 1 inch Glasstab entsprechend dem Vorgehen nach ASTM E-228-71 verwendet wird, und die mitgeteilten Koeffizienten sind für den Bereich von 25 bis 300 ºC. Scheiben von Standard-Floatglas und Glas nach Beispiel 28 wurden Seite an Seite im selben Verfahren unter 4 verschiedenen Sätzen von Prozeßvariablen thermisch getempert. In jedem Fall war der Betrag der Oberflächenverdichtung, wie mit Hilfe eines Differentialoberflächen-Refraktometers gemessen, die ein Anzeichen für den Grad der Verfestigung durch Tempern ist, 10 bis 15 % höher bei dem Glas nach der vorliegenden Erfindung. Bei einem anderen Vergleich wurden Scheiben verschiedener Dicke auf derselben thermischen Temperlinie getempert bis zu einem maximalen Oberflächen- Kompressionsgrad, der in der Linie erreichbar ist. Die maximale Oberflächenkompression, die beim Standardglas zu erreichen ist, war 179.140 kPa (26.000 pounds per square inch) mit einer Scheibendicke von 0,57 cm (0,225 inches). Das Glas nach Beispiel 28 war jedoch in der Lage, denselben Oberflächen-Kompressionsgrad bei einer Scheibendicke von nur 0,39 cm (0,155 inches) zu erreichen. Das zeigt an, daß das Glas nach der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit zur Schaffung eines gegebenen Grades der Verfestigung mit einem dünneren und daher leichteren Produkt als Standard- Floatglas hat.
  • Einige vorgeschlagenen Glaszusammensetzungen mit verringerten Schmelztemperaturen haben den Nachteil, daß sie korrosionsanfälliger sind gegenüber refraktären Strukturen von Schmelzöfen als gewöhnlich. Bei Versuchen bezüglich der Korrosionsanfälligkeit von Gläsern der vorliegenden Erfindung im Vergleich von Standard-Floatglas- Zusammensetzungen wurde gefunden, daß die Korrosionsanfälligkeit im wesentlichen gleich ist bei gleichen Temperaturen. Außerdem, weil Gläser der vorliegenden Erfindung bei niedrigeren Temperaturen schmelzen sollen, kann eine signifikant geringere Korrosion der Ofen- Feuerfestmaterialien erwartet werden. Der Bereich der Viskositäten, die man bei der Herstellung von Flachglas antrifft, zeigt sich bei Gläsern der vorliegenden Erfindung über einen engeren Temperaturbereich als Standard- Floatglas. Das führt zu verschiedenen Herstellungsvorteilen zusätzlich zu den offensichtlichen Energieeinsparungen in Folge niedrigerer Schmelztemperaturen. Da die Schmelz- und Formgebungstemperaturen näher beieinander liegen, kann ein Schmelzofen mit höheren Durchsetzen betrieben werden ohne thermische Instabilitäten hervorzurufen, weil weniger Kühlung am stromabwärts gelegenen Ende des Schmelzofens benötigt wird, um das Glas zum Formgeben vorzubereiten. Die Formgebungstemperaturen und Glühtemperaturen liegen ebenfalls dichter beieinander, was Vorteile in der Arbeitsweise einer Floatbildungskammer bei größeren Durchsätzen hat. Alternativ kann eine kürzere und weniger kostenaufwendige Float-Bildungskammer für Gläser der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Gleichfalls ist das thermische Tempern wegen der geringeren Differenz zwischen dem Erweichungspunkt und dem Umformungspunkt des Glases der vorliegenden Erfindung einfacher.
  • Obwohl die Vorteile der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung von irgendeinem Glasprodukt anwendbar sind, ist das Glas der vorliegenden Erfindung für die Herstellung von Flachglas, von dem das meiste im Floatprozeß hergestellt wird, besonders geeignet. Daher werden Flachglasprodukte, hergestellt entsprechend der vorliegenden Erfindung, typischerweise eine Spur Zinnoxid haben, die nahe wenigstens einer Oberfläche anwesend ist, die während des Herstellungsprozesses mit dem geschmolzenen Zinn in Berührung war. Typischerweise hat ein Stück Floatglas eine Zinnoxidkonzentration von wenigstens 0,05 Gew.% gemessen als SnO&sub2;, innerhalb der ersten wenigen Mikrons unter der Oberfläche, die mit dem geschmolzenen Zinn in Kontakt war. Andere beabsichtigte Modifikationen des Oberflächenabschnittes von Glas während oder nach der Formgebung sind bekannt. Diese schließen das Eindringen von Ionen in die Oberfläche des Glases ein, um die Farbe des Glases zu verändern oder das Glas zu verfestigen. Natürlich können die hier angegebenen Zusammensetzungen zu der Massenglaszusammensetzung gehören, das ist die überwiegende Mehrheit des inneren Volumens des Glasprodukts, und schließt die Möglichkeit von Zusammensetzungsveränderungen dieses Typs auf weniger Oberflächenabschnitten nicht aus.
  • Diese Beschreibung der Erfindung wurde mit Bezug auf spezifische Beispiele gemacht, aber es gibt natürlich Veränderungen und Modifikationen, die dem Fachmann bekannt sind und die getroffen werden können, ohne vom Schutz der Erfindung abzuweichen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (14)

1. Glaszusammensetzung, bestehend aus in Gew.%
SiO&sub2; 66,0 - 69,1
Al&sub2;O&sub3; 2,0 - 4,0
(SiO&sub2; + Al&sub2;O&sub3;) weniger als 71,6
Na&sub2;O 15 - 19
K&sub2;O 0 -2
(Na&sub2;O + K&sub2;O) 15 - 20
CaO 7,5 - 9
MgO 2 - 4
(CaO + MgO) 10,2 - 12,0
(CaO / MgO) 1,9 - 3,5
wobei die Glaszusammensetzung (1) bei einer Temperatur gleich oder weniger als etwa 2590 ºF (1422ºC) eine Viskosität von 100 Poise hat und (2) die Differenz zwischen der Temperatur, bei der die Viskosität des geschmolzenen Glases 10000 Poise ist und die Temperatur, bei der das Glas zu verglasen beginnt, wenigstens +27,7ºC (+50 ºF) beträgt.
2. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, bestehend aus in Gew.%
SiO&sub2; 66,5 - 68,5
Al&sub2;O&sub3; 2,0 - 4,0
(SiO&sub2; + Al&sub2;O&sub3;) weniger als 71,1
Na&sub2;O 16,5 - 19
K&sub2;O 0 - 2
(Na&sub2;O + K&sub2;O) 17,2 - 20
CaO 7,5 - 8,5
MgO 2 - 4
(CaO + MgO) 10,2 - 12,0
(CaO / MgO) 1,9 - 3,5.
3. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus in Gew.%
SiO&sub2; 66,0 - 69,1
Al&sub2;O&sub3; 2,0 - 4,0
(SiO2 + Al&sub2;O&sub3;) weniger als 71,6
Na&sub2;O 15 - 19
K&sub2;O 0 -2
(Na&sub2;0 + K&sub2;O) 15 - 20
CaO 7,5 - 9
MgO 2 - 4
(CaO + MgO) 10,2 - 12,0
(CaO / MgO) 1,9 - 3,5.
Farbstoffe 0 - 1
Sinterhilfen 0 - 1.
4. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus in Gew.%
SiO&sub2; 66,5 - 68,5
Al&sub2;O&sub3; 2,0 - 4,0
(SiO&sub2; + Al&sub2;O&sub3;) weniger als 71,1
Na&sub2;O 15,5 - 19
K&sub2;O 0 - 2
(Na&sub2;O + K&sub2;O) 17,2 - 20
CaO 7,5 - 8,5
MgO 2 - 4
(CaO + MgO) 10,2 - 12,0
(CaO / MgO) 1,9 - 3,5.
Farbstoffe 0 - 1
Sinterhilfen 0 - 1.
5. Flaches Glasprodukt, bestehend aus einer Glasscheibe, deren Hauptzusammensetzung in Gew.% umfaßt
SiO&sub2; 66,0 - 69,1
Al&sub2;O&sub3; 2,0 - 4,0
(SiO&sub2; + Al&sub2;O&sub3;) weniger als 71,6
Na&sub2;O 15 - 19
K&sub2;O 0 - 2
(Na&sub2;O + K&sub2;O) 15 - 20
CaO 7,5 - 9
MgO 2 - 4
(CaO + MgO) 10,2 - 12,0
(CaO / MgO) 1,9 - 3,5
wobei das Glas (1) bei einer Temperatur gleich oder niedriger als etwa 2590ºF (1422ºC) eine Viskosität von 100 Poise hat und (2) die Differenz zwischen der Temperatur, bei der die Viskosität des geschmolzenen Glases 10.000 Poise ist, und der Temperatur, bei der das Glas zu verglasen beginnt, wenigstens +27,7ºC (+50ºF) beträgt.
6. Flaches Glasprodukt nach Anspruch 5, bestehend aus einer Glasscheibe, deren Hauptzusammensetzung in Gew.% umfaßt
SiO&sub2; 66,5 - 68,5
Al&sub2;O&sub3; 2,0 - 4,0
(SiO&sub2; + Al&sub2;O&sub3;) weniger als 71,1
Na&sub2;O 16,5 - 19
K&sub2;O 0 - 2
(Na&sub2;O + K&sub2;O) 17,2 - 20
CaO 7,5 - 8,5
MgO 2 - 4
(CaO + MgO) 10,2 - 12,0
(CaO / MgO) 1,9 - 3,5.
7. Flaches Glasprodukt nach Anspruch 5, bestehend aus einer Glasscheibe, deren Hauptzusammensetzung in Gew.% im wesentlichen besteht aus
SiO&sub2; 66,0 - 69,1
Al&sub2;O&sub3; 2,0 - 4,0
(SiO&sub2; + Al&sub2;O3) weniger als 71,6
Na2O 15 - 19
K2O 0 - 2
(Na2O + K2O) 15 - 20
Ca0 7,5 - 9
MgO 2 -4
(CaO + Mgo) 10,2 - 12,0
(CaO / Mg0) 1,9 - 3,5
Farbstoff 0 - 1
Sinterhilfen 0 - 1.
8. Flaches Glasprodukt nach Anspruch 5, bestehend aus einer Glasscheibe, deren Hauptzusammensetzung in Gew.% im wesentlichen besteht aus
SiO&sub2; 66,5 - 68,5
Al&sub2;O&sub3; 2,0 - 4,0
(SiO&sub2; + Al&sub2;O&sub3;) weniger als 71,1
Na&sub2;O 16,5 - 19
K&sub2;O 0 - 2
(Na&sub2;O + K&sub2;O) 17,2 - 20
CaO 7,5 - 8,5
MgO 2 - 4
(CaO + MgO) 10,2 - 12,0
(CaO / Mgo) 1,9 - 3,5
Farbstoff 0 - 1
Sinterhilfen 0 - 1.
9. Flaches Glasprodukt nach Anspruch 5, bei der die Oberflächenabschnitte der Glasplatte meßbar größere Gehalte an Zinnoxid enthalten als ihr Inneres.
10. Flaches Glasprodukt nach Anspruch 9, bei dem die Zinnoxidkonzentration in den Oberflächenabschnitten wenigstens 0,05 Gew.% SnO&sub2; ist.
11. Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, die bei einer Temperatur gleich oder geringer als etwa 2560ºF (1404 ºC) eine Viskosität von 100 Poise hat.
12. Flaches Glasprodukt nach Anspruch 5, das thermisch getempert ist.
13. Flaches Glasprodukt nach Anspruch 5, bei dem eine Oberfläche des Produktes eine Trübungsdifferenz (%) gleich oder weniger als 0,50 für 500 Zyklen hat, geprüft durch den Taber Verschleißtest ASTM C-501.
14. Flaches Glasprodukt nach Anspruch 5, das bei einer Temperatur gleich oder niedriger als etwa 2560 ºF (1404ºC) eine Viskosität von 100 Poise hat.
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